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液化石油气储罐设计说明书
100液化石油气储罐设计
绪论
随着我国化学工业的蓬勃发展,各地建立了大量的液化气储配站。
对于储存量小于500或单罐容积小于150时.一般选用卧式圆筒形储罐。
液化气储罐是储存易燃易爆介质.直接关系到人民生命财产安全的重要设备。
因此属于设计、制造要求高、检验要求严的三类压力容器.本次设计的为100液化石油气储罐设计即为此种情况。
液化石油气贮罐是盛装液化石油气的常用设备,由于该气体具有易燃易爆的特点,因此在设计这种贮罐时,要注意与一般气体贮罐的不同点,尤其要注意安全,还要注意在制造、安装等方面的特点。
目前我国普遍采用常温压力贮罐,常温贮罐一般有两种形式:
球形贮罐和圆筒形贮罐。
球形贮罐和圆筒形贮罐相比:
前者具有投资少,金属耗量少,占地面积少等优点,但加工制造及安装复杂,焊接工作量大,故安装费用较高.一般贮存总量大于500或单罐容积大于200时选用球形贮罐比较经济;而圆筒形贮罐具有加工制造安装简单,安装费用少等优点,但金属耗量大占地面积大,所以在总贮量小于500,单罐容积小于100时选用卧式贮罐比较经济.圆筒形贮罐按安装方式可分为卧式和立式两种。
在一般中、小型液化石油气站内大多选用卧式圆筒形贮罐,只有某些特殊情况下(站内地方受限制等)才选用立式。
本文主要讨论卧式圆筒形液化石油气贮罐的设计。
卧式液化石油气贮罐设计的特点。
卧式液化石油气贮罐也是一个储存压力容器,也应按GB150《钢制压力容器》进行制造、试验和验收;并接受劳动部颁发《压力容器安全技术监察规程》(简称容规)的监督。
液化石油气贮罐,不论是卧式还是球罐都属第三类压力容器。
贮罐主要有筒体、封头、人孔、支座以及各种接管组成.贮罐上设有液相管、液相回液管、气相管、排污管以及安全阀、压力表、温度计、液面计等.
第一章设计参数的选择
1、设计题目:
85液化石油气储罐的设计
2、设计数据:
如下表1:
表1:
设计数据
序号
项目
数值
单位
备注
1
名称
85液化石油气储罐
2
用途
液化石油气储配站
3
最大工作压力
1.77
MPa
4
工作温度
50
5
公称直径
3000
mm
6
容积
85
7
单位容积充装量
0.42
t/
8
装量系数
0.9
9
工作介质
液化石油气(易燃)
10
其他要求
100%无损检测
3、设计压力:
设计压力取最大工作压力的1.1倍,即
4、设计温度:
工作温度为50,
设计温度取。
5、主要元件材料的选择:
5。
1筒体材料的选择:
根据GB150—1998表4—1,选用筒体材料为低合金钢16MnR(钢材标准为GB6654)。
16MnR适用范围:
用于介质含有少量硫化物,具有一定腐蚀性,壁厚较大()的压力容器。
5.2鞍座材料的选择:
根据JB/T4731,鞍座选用材料为Q235-B,其许用应力
5.3地脚螺栓的材料选择:
地脚螺栓选用符合GB/T700规定的Q235,Q235的许用应力
第二章设备的结构设计
1、圆筒厚度的设计
计算压力:
液柱静压力:
,
故液柱静压力可以忽略,即
该容器需100%探伤,所以取其焊接系数为。
圆筒的厚度在6~16mm范围内,查GB150—1998中表4—1,可得:
在设计温度下,屈服极限强度,许用应力
利用中径公式,
计算厚度:
查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7—1知,钢板厚度负偏差为0.25mm,而有GB150-1998中3。
5.5.1知,当钢材的厚度负偏差不大于0.25mm,且不超过名义厚度的6%时,负偏差可以忽略不计,故取。
查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知,在无特殊腐蚀情况下,腐蚀裕量不小于1.本例取=1
则筒体的设计厚度
圆整后,取名义厚度
筒体的有效厚度
2、封头厚度的设计
查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1,得公称直径
选用标准椭圆形封头,型号代号为EHA,则,根据GB150-1998中椭圆形封头计算中式7-1计算:
同上,取,.
封头的设计厚度
圆整后,取封头的名义厚度,有效厚度
封头型记做
3、筒体和封头的结构设计
3.1封头的结构尺寸(封头结构如下图1)
由,得
查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B。
1EHA椭圆形封头内表面积、容积,如下表2:
表2:
EHA椭圆形封头内表面积、容积
公称直径DN/mm
总深度H/mm
内表面积A/
容积/
3400
890
12.9581
5.5080
3。
2筒体的长度计算
而充装系数为0。
9
则:
即
计算得L=11。
025,取L=11m
4、鞍座选型和结构设计
4。
1鞍座选型
该卧式容器采用双鞍式支座,材料选用Q235-B。
估算鞍座的负荷:
储罐总质量
-—筒体质量:
-—单个封头的质量:
查标准JB/T4746—2002《钢制压力容器用封头》中表B.2EHA椭圆形封头质量,可知,
——充液质量:
,故
-—附件质量:
人孔质量为302kg,其他接管质量总和估为400kg,即
综上所述,
G=mg=1215。
87kN,每个鞍座承受的重量为607。
94N
由此查JB4712。
1—2007容器支座,选取轻型,焊制为BI,包角为120,有垫板的鞍座。
查JB4712.1-2007表6得鞍座结构尺寸如下表3:
表3:
鞍式支座结构尺寸
公称直径
DN
3400
腹板
12
垫板
730
允许载荷
Q/kN
835
筋板
390
12
鞍座高度
h
250
335
e
140
底板
2480
430
螺栓间距
2200
380
10
螺孔/孔长
D/l
28/60
16
垫板
弧长
3950
鞍座质量
Kg
559
4。
2鞍座位置的确定
因为当外伸长度A=0。
207L时,双支座跨距中间截面的最大弯矩和支座截面处的弯矩绝对值相等,从而使上述两截面上保持等强度,考虑到支座截面处除弯矩以外的其他载荷,面且支座截面处应力较为复杂,故常取支座处圆筒的弯矩略小于跨距中间圆筒的弯矩,通常取尺寸A不超过0。
2L值,为此中国现行标准JB4731《钢制卧式容器》规定A≤0。
2L=0.2(L+2h),A最大不超过0.25L。
否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大.
由标准椭圆封头
故
鞍座的安装位置如图3所示:
此外,由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度,故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加强作用。
若支座靠近封头,则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。
因此,JB4731还规定当满足A≤0.2L时,最好使A≤0。
5Rm(),即
,取A=85m
综上有:
A=850mm(A为封头切线至封头焊缝间距离,L为筒体和两封头的总长)
5、接管,法兰,垫片和螺栓的选择
5。
1、接管和法兰
液化石油气储罐应设置排污口,气相平衡口,气相口,出液口,进液口,人孔,液位计口,温度计口,压力表口,安全阀口,排空口。
接管和法兰布置如图3所示,法兰简图如图所示:
查HG/T20592-2009《钢制管法兰》中表8。
23—1PN10带颈对焊钢制管法兰,选取各管口公称直径,查得各法兰的尺寸。
查HG/T20592—2009《钢制管法兰》中附录D中表D-3,得各法兰的质量.
查HG/T20592-2009《钢制管法兰》中表3。
2.2,法兰的密封面均采用MFM(凹凸面密封)。
表4:
接管和法兰尺寸
序号
名称
公称直径DN
钢管外径法兰焊端外径
法兰外径D
螺栓孔中心圆直径K
螺栓孔直径L
螺栓孔数量n(个)
螺栓Th
法兰厚度C
法兰颈
法兰高度H
法兰质量
N
S
R
a
排污口
80
89B
200
160
18
8
M16
20
105
3。
2
10
6
50
4
b
气相平衡口
80
89B
200
160
18
8
M16
20
105
3。
2
10
6
50
4
c
气相口
80
89B
200
160
18
8
M16
20
105
3。
2
10
6
50
4
d
出液口
80
89B
200
160
18
8
M16
20
105
3.2
10
6
50
4
e
进液口
80
89B
200
160
18
8
M16
20
105
3。
2
10
6
50
4
f
人孔
500
530B
670
620
26
20
M24
28
562
7.1
16
12
90
39.5
g1-2
液位计口
32
38B
140
100
18
4
M12
18
40
2。
3
6
4
40
2
h
温度计口
20
25B
105
75
14
4
M12
18
40
2.3
6
4
40
1
m
压力表口
20
25B
105
75
14
4
M12
18
40
2。
3
6
4
40
1
n
安全阀口
100
108B
220
180
18
8
M16
20
131
3.6
12
8
52
4。
5
s
排空口
50
57B
165
125
18
4
M16
18
74
2.9
8
5
45
2.5
5。
2垫片
查HG/T20609-2009《钢制管法兰用金属包覆垫片》,得:
表5垫片尺寸表
符号
管口名称
公称直径
内径D1
外径D2
a
排污口
80
109。
5
142
b
气相平衡口
80
109。
5
142
c
气相口
80
109.5
142
d
出液口
80
109。
5
142
e
进液口
80
109。
5
142
f
人孔
g1-2
液位计口
32
61。
5
82
h
温度计口
20
45。
5
61
m
压力表口
20
45.5
61
n
安全阀口
80
109。
5
142
s
排空口
50
77.5
107
注:
1:
包覆金属材料为纯铝板,标准为GB/T3880,代号为L3。
2:
填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。
3:
垫片厚度均为3mm。
5.3螺栓(螺柱)的选择
查HG/T20613—2009《钢制管法兰用紧固件》中表5。
0.7—9和附录中表A.0。
1,得螺柱的长度和平垫圈尺寸:
表6螺栓及垫片
紧固件用平垫圈mm
公称直径
螺纹
螺柱长
h
a
80
M16
90
17
30
3
b
80
M16
90
17
30
3
c
80
M16
90
17
30
3
d
80
M16
90
17
30
3
e
80
M16
90
17
30
3
f
500
M24
125
25
44
4
g1—2
32
M16
85
17
30
3
h
20
M12
75
13
24
2.5
m
20
M12
75
13
24
2.5
n
80
M16
90
17
30
3
s
50
M16
85
17
30
3
6人孔的选择
根据HG/T21518—2005《回转盖带颈对焊法兰人孔》,查表3-1,选用凹凸面的法兰,其明细尺寸见下表:
表7人孔尺寸表单位:
mm
密封面型式
凹凸面MFM
D
730
43
30
公称压力PNMPa
10
660
48
螺柱数量
20
公称直径DN
500
280
A
405
螺母数量
40
123
B
200
螺柱尺寸
d
506
b
44
L
300
总质量kg
302
第三章:
容器强度的校核
3。
1水压试验应力校核:
试验压力:
圆筒的薄膜应力
3.2。
筒体轴向弯矩计算
工作时支座反力
圆筒中间处截面上的弯矩
鞍座处横截面弯矩:
3。
3。
筒体轴向应力计算及校核
(1)圆筒中间横截面上,由压力及轴向弯矩引起的轴向应力
最高点处:
最低点处:
(2)由压力及轴向弯矩引起的轴向应力
因鞍座平面上,即筒体被封头加强,查JB/T4731-2005表7-1可得K1=1.0,K2=1.0
鞍座横截面最高处点轴向应力:
鞍座横截面最低点处轴向应力:
(3)筒体轴向应力校核
因轴向许用临界应力由
根据圆筒材料查图4-8可得
=98.9MPa,
98.9MPa
170MPa,合格
,,合格
,合格
3.4.筒体和封头中的切向剪应力计算与校核
因,带来的加强作用,查JB/T4731—2005表7—2得K3=0.88,K4=0.401,其最大剪应力位于靠近鞍座边角处
因圆筒[τ]=0.8
故有,故切向剪应力校核合格
3.5。
封头中附加拉伸应力
由内压力引起的拉伸应力(K=1。
0)
合格
3.6。
筒体的周向应力计算与校核
圆筒的有效宽度,当容器焊在支座上时,取,查JB/4731-2005表7-3可得。
(1).鞍座在横截面最低点处周向应力
(2).鞍座角边处的周向应力
(3).应力校核
3。
7.鞍座应力计算与校核
1.腹板水平应力及强度校核:
由可得K9=0。
204,水平分力
计算高度,鞍座腹板厚度12mm
鞍座有效断面平均应力:
2。
鞍座有效断面应力校核
-鞍座材料Q235—B的许用应力=235MPa
3.腹板与筋板组合截面应力计算及校核
圆筒中心线至基础表面距离:
查表知:
地震强度为7度(0.1g)时,水平地震影响系数
则轴向力
筋板面积:
腹板面积:
腹板与筋板组合截面断面系数:
取鞍座底板与基础间(水泥)静摩擦系数
4.地震引起的地脚螺栓应力
鞍座上地脚螺栓n=2,筒体轴线两侧螺栓间距
第四章开孔补强设计
根据GB150中8.3,当设计压力小于或等于2.5MPa时,在壳体上开孔,两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍,且接管公称外径不大于89mm时,接管厚度满足要求,不另行补强,故该储罐中只有DN=500mm的人孔需要补强。
4.1补强设计方法判别
按HG/T21518—2005,选用回转盖带颈对焊法兰人孔。
开孔直径
故可以采用等面积法进行开孔补强计算。
接管材料选用10号钢,其许用应力
根据GB150—1998中式8-1,
其中:
壳体开孔处的计算厚度
接管的有效厚度
强度削弱系数
所以开孔所需补强面积为
4.2有效补强范围
4。
2.1有效宽度B的确定
按GB150中式8-7,得:
4。
2.2有效高度的确定
(1)外侧有效高度的确定
根据GB150中式8-8,得:
(2)内侧有效高度的确定
根据GB150—1998中式8-9,得:
4。
3有效补强面积
根据GB150中式8-10~式8—13,分别计算如下:
4.3。
1筒体多余面积
3。
2接管的多余面积
接管厚度:
3.3焊缝金属截面积
焊角取6。
0mm
4。
4.补强面积
因为,所以开孔需另行补强
所需另行补强面积:
补强圈设计:
根据DN500取补强圈外径D'=840mm 。
因为B>D’,所以在有效补强范围。
补强圈内径d’=530+2=532mm
补强圈厚度:
圆整取名义厚度为12mm
第五章:
液化石油气储罐的焊接
容器各受压元件的组装通常采用焊接。
焊接接头是焊缝、融合线和热影响区的总称,焊缝是焊接接头的主要部分。
焊接接头的形式和坡口形式的设计直接影响到焊接的质量与容器的安全.
筒体的焊接和封头与筒体的焊接采用X型坡口,因为同厚度下减少焊接量约1/2,焊接变形及产生内应力也小。
壳体与接管的连接为角接接头
参考文献
[1]国家质量技术监督局.GB150—1998《钢制压力容器》。
中国标准出版社。
1998
[2]国家质量技术监督局。
《压力容器安全技术监察规程》.中国劳动社会保障出版社.1999
[3]国家经济贸易委员会.JBT4736-2002《补强圈》。
2002
[4]全国化工设备设计技术中心站。
《化工设备图样技术要求》.2000.11
[5]郑津洋、董其伍、桑芝富.《过程设备设计》。
化学工业出版社。
2001
[6]黄振仁、魏新利.《过程装备成套技术设计指南》。
化学工业出版社。
2002
[7]国家医药管理局上海医药设计院。
《化工工艺设计手册》.化学工业出版社.1996
[8]蔡纪宁。
《化工设备机械基础课程设计指导书》。
化学工业出版社。
2003年
[9]贺匡国。
《化工容器及设备简明设计手册》.化学工业出版社.2002年8月
[10]湖北安全生产信息网。
液化石油气的特性。
http:
//www.hbsafety。
cn/article/59/347/200703/22513。
shtml.2007-3-22
[11]慧聪网首页.液化石油气的物理特性.http:
//info。
oil。
hc360。
com/html/001/008/002/112300.htm。
2005年4月20日
[12]亿安网.压力容器安全技术监察规程。
http:
//www。
51mro。
com/Article/law/z/hy/o/200611/5187.html。
2006—11-15
[13]慧聪网首页.液化石油气的主要成分.http:
//info。
oil。
。
2005年4月22日
[14]法律互动.关于液化石油气储罐设计压力问题的通知。
http:
//www.lawon。
cn/law/viewDetail.jsp?
id=289240 1995-06-23
[15]钢制压力容器材料讲义.钢制压力容器材料讲义。
http:
//www。
dzj。
。
2005—6-27
[16]中国气体分离设备商务网。
[17]中国焊接网。
管道金属材料。
http:
//www.chinaweld。
com。
cn/onews。
asp?
id=63.2006-2-9
[18]网商博客。
压力容器用钢品种与类型.http:
//blog。
2007/04/10
[19]舞钢市三立金属有限责任公司。
现货资源.http:
//。
2007-7-4
[20]新乡东新机械公司。
产品展示.http:
//www。
dxzdjx。
com/cp/ftxl。
html.2007-7—4
[21]海川化工论坛。
计算标准椭圆封头表面和容积的公式.。
2007—1-2
设计小结
本次课程设计是结合所学课程的一次综合性设计,最后设计方案的确定接近实际操作,设计过程中我们逐步了解压力容器的设计步骤和只是需求,在逐步摸索中,我们学会如何查阅各种标准以及进行有理有据的选择,但涉及知识体系过于繁杂巨大,虽然大部分数据的由来由表差得,由于经验不足,在估算方面,难免会有较大的出入,而且在实际选择过程中有许多不到之处,在以后的学习中需要进一步向老师和同学请教!
在此向耐心指导我们此次设计的徐老师表示衷心的感谢。
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